本發(fā)明涉及無人機(jī)領(lǐng)域，尤其是一種視頻碼率控制方法。
背景技術(shù)：
：隨著無人機(jī)在現(xiàn)代戰(zhàn)爭中應(yīng)用越來越多，其在戰(zhàn)場情報(bào)偵察、指揮和控制中也開始發(fā)揮重要作用。這些都需要無人機(jī)視頻處理系統(tǒng)能夠提供清晰可靠的視頻圖像。早期的無人機(jī)視頻處理系統(tǒng)采用JPEG2000對(duì)采集到的視頻進(jìn)行壓縮，雖然這種方法已經(jīng)能夠提供不錯(cuò)的圖像質(zhì)量，但缺點(diǎn)是壓縮后的視頻數(shù)據(jù)量較大，對(duì)帶寬有限的無線傳輸信道造成巨大的壓力。我們需要的無人機(jī)視頻處理系統(tǒng)應(yīng)能夠盡可能以恒定碼率輸出數(shù)據(jù)到數(shù)據(jù)鏈復(fù)接設(shè)備，便于與機(jī)載任務(wù)數(shù)據(jù)以及其他遙測數(shù)據(jù)進(jìn)行復(fù)接和處理。近年來研究人員和技術(shù)人員也設(shè)計(jì)出了一些無人機(jī)視頻處理系統(tǒng)，但是還沒有很好的解決實(shí)時(shí)性問題和壓縮編碼數(shù)據(jù)按照信道帶寬要求以恒定速率通過SPI接口傳輸?shù)膯栴}。由于無人機(jī)機(jī)載視頻處理系統(tǒng)的壓縮數(shù)據(jù)要與機(jī)載任務(wù)數(shù)據(jù)以及其他遙測數(shù)據(jù)進(jìn)行復(fù)接，通過無線信道傳輸?shù)降孛嬷笓]中心進(jìn)行處理。因此，需要設(shè)計(jì)緩沖區(qū)碼率控制機(jī)制，使視頻處理系統(tǒng)盡可能以恒定碼率輸出數(shù)據(jù)到數(shù)據(jù)鏈復(fù)接設(shè)備，便于與機(jī)載任務(wù)數(shù)據(jù)以及其他遙測數(shù)據(jù)進(jìn)行復(fù)接和處理。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，根據(jù)串行外設(shè)接口(SerialPeripheralInterface，SPI)接口特性以及網(wǎng)絡(luò)流媒體數(shù)據(jù)服務(wù)端處理機(jī)制，本發(fā)明提出了一種適用于無人機(jī)SPI接口視頻碼率控制方法，以實(shí)際工程需求為背景，通過分析、研究在輸出端和視頻傳輸復(fù)接接口之間劃分一塊內(nèi)存作為緩沖區(qū)，通過實(shí)時(shí)調(diào)整量化因子、編碼器的輸入幀率和緩沖區(qū)占有率門限來控制輸出碼率，完成編碼控制機(jī)制和數(shù)據(jù)處理緩沖機(jī)制，解決視頻壓縮數(shù)據(jù)恒定可控問題，滿足無線信道預(yù)留帶寬的目的。本發(fā)明的適用于實(shí)時(shí)應(yīng)用的無人機(jī)SPI接口視頻碼率控制方法包括了以下步驟：步驟1：緩沖區(qū)正常工作的要求為t時(shí)刻緩沖區(qū)內(nèi)已緩存的視頻流大小等于0～t時(shí)間段內(nèi)流入緩沖區(qū)的視頻流總量減去0～t時(shí)間段內(nèi)流出緩沖區(qū)的視頻流的總量，即滿足式(1)式(1)中，Buffer(t)表示t時(shí)刻緩沖區(qū)緩存視頻數(shù)據(jù)的總量，Input_rate(t)表示t時(shí)刻已編碼的視頻流入SPI緩沖區(qū)的速度，即當(dāng)前編碼器的輸出碼率，Output_rate(t)表示t時(shí)刻視頻流出SPI緩沖區(qū)的速度，即SPI接口的視頻傳輸速度；步驟2：根據(jù)目標(biāo)碼率計(jì)算初始量化參數(shù)根據(jù)單位像素的平均目標(biāo)比特?cái)?shù)確定初始量化參數(shù)QP0，其計(jì)算公式如下：其中l(wèi)1，l2，l3是預(yù)定的閾值，l1，l2，l3的設(shè)置參數(shù)表1：表1圖像大小l1l2l3QCIF0.10.30.6CIF0.20.61.2大于CIF0.61.42.4表1中CIF為CommonIntermediateFormat，QCIF為QuarterCommonIntermediateFormat，其中CIF和QCIF都是一種通用視頻格式，CIF尺寸大小為352×288像素，QCIF尺寸大小為176×144像素；公式(2)圖像中每個(gè)像素點(diǎn)所占的比特?cái)?shù)bpp由下式確定：公式(3)中u(n1,1)表示起始可用信道帶寬，n1，1表示第1個(gè)GOP的第1幀，F(xiàn)r為編碼時(shí)的幀率，單位為幀/秒，記為fps，width表示圖像寬度，height表示圖像高度，width和height單位均為像素；GOP第一幀為I幀，其余均為P幀，對(duì)于圖像組(GroupofPicture，GOP)，起始量化參數(shù)由式(4)確定：其中，表示除第1個(gè)I幀之外的第i個(gè)GOP的起始量化參數(shù)，QPi-1(1)表示除第1個(gè)I幀之外的第(i-1)個(gè)GOP的起始量化參數(shù)，Np(i-1)表示第(i-1)個(gè)GOP中P幀個(gè)數(shù)，TotalQPforPPicture(i-1)表示第(i-1)個(gè)GOP中所有P幀量化參數(shù)之和，Ngop是第i個(gè)GOP中的總幀數(shù)；公式(4)的代入公式(5)，與QPi-1(1)-2相比求出最大值，即可求出迭代后的QPi(1)：步驟3：根據(jù)目標(biāo)緩沖區(qū)大小，確定當(dāng)前P幀圖像的目標(biāo)比特?cái)?shù)在第i個(gè)GOP的第一個(gè)P幀編碼完成后，目標(biāo)緩沖區(qū)大小的起始值依照下式確定：Tbl(ni,2)＝Bc(ni,2)(6)其中Tbl(ni,2)是第i個(gè)GOP的第一個(gè)P幀編碼完成后，目標(biāo)緩沖區(qū)大小的起始值，Bc(ni,2)是第i個(gè)GOP的第一個(gè)P幀編碼完成后實(shí)際緩沖區(qū)大小；隨后的P幀的目標(biāo)緩沖區(qū)大小按照式(7)計(jì)算：其中，Tbl(ni,2)表示第i個(gè)GOP的第一個(gè)P幀編碼完成后，目標(biāo)緩沖區(qū)大小的起始值；Tbl(ni,j)表示第i個(gè)GOP的第(j-1)個(gè)P幀編碼完成后，目標(biāo)緩沖區(qū)大小的值；Tbl(ni,j+1)表示第i個(gè)GOP的第j個(gè)P幀編碼完成后，目標(biāo)緩沖區(qū)大小的值；Np表示第i個(gè)GOP中P幀的總幀數(shù)；第i個(gè)GOP的第j個(gè)P幀應(yīng)分配的目標(biāo)比特?cái)?shù)取決于目標(biāo)緩沖區(qū)大小、幀率、可用信道帶寬和實(shí)際緩沖區(qū)大小，計(jì)算公式如下：其中表示第i個(gè)GOP的第j個(gè)P幀應(yīng)分配的目標(biāo)比特?cái)?shù)，u(ni,j)表示第i個(gè)GOP的第j個(gè)P幀應(yīng)分配的可用信道帶寬，γ是常數(shù)，Tbl(ni,j)表示第i個(gè)GOP的第j-1個(gè)P幀應(yīng)分配的目標(biāo)緩沖區(qū)大小，Bc(ni,j)表示第i個(gè)GOP的第j-1個(gè)P幀應(yīng)分配的實(shí)際緩沖區(qū)大??；對(duì)于第i個(gè)GOP開始編碼時(shí)，分配的比特?cái)?shù)由式(9)計(jì)算：其中Tr(ni,0)表示第i個(gè)GOP分配的比特?cái)?shù)，u(ni,1)表示第i個(gè)GOP起始可用信道帶寬，Ngop表示第i個(gè)GOP中的總幀數(shù)，Bc(ni-1,Ngop)表示編碼完第(i-1)個(gè)GOP后虛擬緩沖區(qū)實(shí)際大??；根據(jù)公式(9)計(jì)算剩余可用比特?cái)?shù)，當(dāng)信道帶寬隨時(shí)間變化時(shí)，剩余比特?cái)?shù)Tr(ni,j)通過下式計(jì)算：其中Tr(ni,j)表示第i個(gè)GOP的第j個(gè)P幀的剩余比特?cái)?shù)，Tr(ni,j-1)表示第i個(gè)GOP的第(j-1)個(gè)P幀的剩余比特?cái)?shù)，u(ni,j-1)表示第i個(gè)GOP的第j-1個(gè)P幀應(yīng)分配的可用信道帶寬，A(ni,j-1)表示第i個(gè)GOP的第j-1個(gè)P幀實(shí)際編碼比特?cái)?shù)；當(dāng)信道帶寬恒定時(shí)，當(dāng)前幀的剩余比特?cái)?shù)通過下式計(jì)算：Tr(ni,j)＝Tr(ni,j-1)-A(ni,j-1)(11)有公式(12)：其中表示第i個(gè)GOP的第j個(gè)P幀的目標(biāo)比特?cái)?shù)，Np,r(j-1)表示未編碼的第(j-1)個(gè)P幀數(shù)目，當(dāng)前P幀圖像的目標(biāo)比特?cái)?shù)由和的加權(quán)組合計(jì)算得到：其中β是0至1之間的任意常數(shù)；為了滿足假想的解碼器HRD(HypotheticalReferenceDecoder)要求，目標(biāo)比特?cái)?shù)作如下限制：即L(ni,j)<f(ni,j)<U(ni,j)，其中，f(ni,j)表示目標(biāo)比特?cái)?shù)，U(ni,j)和L(ni,j)分別表示為保證緩沖區(qū)既不上溢又不下溢時(shí)，編碼圖像n所產(chǎn)生的比特?cái)?shù)的上界和下界，其中，U(ni,j)為比特?cái)?shù)的上界，L(ni,j)為比特?cái)?shù)的下界；步驟4：確定幀級(jí)量化參數(shù)QPP幀量化參數(shù)的計(jì)算如下：設(shè)定當(dāng)前幀的量化參數(shù)QPpc，當(dāng)前幀為I幀或者是緊接I幀之后的第一個(gè)P幀時(shí)QPpc＝QP0；否則，根據(jù)MADPi＝a1*MADPi-1+a2，a1，a2為預(yù)測模型的兩個(gè)參數(shù)，初始值分別為a1＝1，a2＝0，MADPi代表當(dāng)前基本單元相應(yīng)位置處的MAD，MADPi-1代表前一幀相應(yīng)位置處的MAD，用前一幀的實(shí)際平均絕對(duì)差MAD(MeanAbsoluteDifference)來預(yù)測當(dāng)前幀的MAD，按照二次率失真模型，計(jì)算出當(dāng)前幀的量化參數(shù)QPpc，為了保證視頻質(zhì)量的連續(xù)性，相鄰兩幀量化參數(shù)的差值應(yīng)不大于2，則量化參數(shù)作如下調(diào)整：QPpc＝min{QPpp+2,max{QPpp-2,QPpc}}(15)其中QPpp為前一幀量化參數(shù)，由H.264標(biāo)準(zhǔn)可知，量化參數(shù)的取值范圍為0～51，所有對(duì)量化參數(shù)作進(jìn)一步的限制：QPpc＝min{51,max{1,QPpc}}(16)用式(16)求得的量化參數(shù)對(duì)當(dāng)前幀的每個(gè)宏塊執(zhí)行率失真優(yōu)化RDO(RateDistortionOptimized)，得出每個(gè)宏塊的最佳編碼模式，最后對(duì)模型參數(shù)進(jìn)行更新；步驟5：跳幀控制比特?cái)?shù)多少來表示運(yùn)動(dòng)復(fù)雜度作為跳幀衡量的標(biāo)準(zhǔn)，第i個(gè)P幀的運(yùn)動(dòng)復(fù)雜度Ci用下式來表示：其中Bp,i為第i個(gè)P幀根據(jù)(i-1)幀線性預(yù)測所得到的P幀比特?cái)?shù)，Bp,i＝αiBi-1，αi初始值為1，Bi-1為已編碼的第(i-1)幀的實(shí)際比特?cái)?shù)，αi為相鄰兩幀分配比特的變化因子，Bj(j＝1,2,...,i)是已編幀的實(shí)際比特?cái)?shù)，同時(shí)，在比特?cái)?shù)分配完畢后，αi將進(jìn)行更新，更新公式為判定相鄰兩幀圖像是否發(fā)生場景切換的方法如下式所示：其中：Ti為場景切換變化因子，對(duì)Ti設(shè)定一個(gè)閾值ε，閾值ε為0到1的常數(shù)；當(dāng)Ti＞ε時(shí)，判定該幀發(fā)生場景切換，由于發(fā)生場景切換時(shí)編碼比特?cái)?shù)會(huì)發(fā)生急增，容易超過緩沖區(qū)的上溢閾值ω，當(dāng)緩沖器上溢，就判定P幀為跳幀，具體步驟如下：采用GOP的結(jié)構(gòu)為IPPPP...，即圖像序列的第一幀為I幀，后面是連續(xù)的P幀，設(shè)定緩存容量的百分比為ω1,ω2,ω3，且ω1＜ω2＜ω3，同時(shí)設(shè)定圖像的運(yùn)動(dòng)復(fù)雜度為a，b，c，且滿足0<a<b<c<1，a、b和c均為固定值；ωi為當(dāng)前編碼幀的緩沖區(qū)滿度；當(dāng)ωi＜ω1則認(rèn)為當(dāng)前幀為靜止圖像，跳過此幀；當(dāng)ω1＜ωi＜ω2時(shí)：若Ci＜a，則認(rèn)為當(dāng)前幀為靜止圖像，跳過此幀；若a<Ci＜b，則認(rèn)為當(dāng)前幀為運(yùn)動(dòng)緩慢圖像，跳過此幀，若Ci＞b，則認(rèn)為當(dāng)前圖像為運(yùn)動(dòng)劇烈圖像，需要編碼當(dāng)前幀；當(dāng)ω2＜ωi＜ω3時(shí)：若Ci＜b，則認(rèn)為當(dāng)前幀為靜止圖像，跳過此幀；若b<Ci＜c，則認(rèn)為當(dāng)前幀為運(yùn)動(dòng)緩慢圖像，跳過此幀，若Ci＞c，則認(rèn)為當(dāng)前圖像為運(yùn)動(dòng)劇烈圖像，需要編碼當(dāng)前幀；當(dāng)ωi＞ω3時(shí)：若Ci＜c，則認(rèn)為當(dāng)前幀為靜止圖像，跳過此幀；若Ci＞c，則認(rèn)為當(dāng)前圖像為運(yùn)動(dòng)劇烈圖像，需要編碼當(dāng)前幀；同時(shí)，當(dāng)緩沖區(qū)滿度ωi超過90％以后，無論Ci的值為多少都將此幀判定為跳幀。本發(fā)明的有益效果是由于采用一種適用于無人機(jī)SPI接口視頻碼率控制方法，在編碼器的輸出端和視頻傳輸復(fù)接接口的之間劃分一塊內(nèi)存作為緩沖區(qū)，通過實(shí)時(shí)調(diào)整量化因子、編碼器的輸入幀率和緩沖區(qū)占有率門限來控制輸出碼率，完成了編碼控制機(jī)制和數(shù)據(jù)處理緩沖機(jī)制，解決了視頻壓縮數(shù)據(jù)恒定可控問題，滿足無線信道預(yù)留帶寬。附圖說明圖1為本發(fā)明碼率控制流程圖。具體實(shí)施方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說明。為了使本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合具體圖示，進(jìn)一步闡述本發(fā)明，為更清楚地表述本發(fā)明的內(nèi)容，首先對(duì)一些術(shù)語加以說明：(1)I幀：I幀稱為幀內(nèi)編碼幀，I幀是一個(gè)能夠完全記載這一幀全部圖像數(shù)據(jù)的幀，即可單獨(dú)解碼。(2)P幀：P幀稱為前向預(yù)測幀，是根據(jù)與前一幀圖像的比較，去掉與前幀相似的數(shù)據(jù)而構(gòu)成的幀。(3)GOP：即圖像組(GroupofPicture)，圖像壓縮一般是以GOP為一個(gè)單元的。一般情況下一個(gè)圖像組(GOP)由15幀組成，包含I幀和B、P幀等三種編碼類型，圖像幀編碼的順序?yàn)椋篒PBBPBB…IPBB…，在實(shí)時(shí)多媒體通信等情況下，一般采用IPPP…IPPP…結(jié)構(gòu)。選取編碼器編碼幀率的范圍是15～30，本發(fā)明為緩沖區(qū)設(shè)定占有率的門限即緩存容量的取值范圍為下限為65％，上限為85％。本發(fā)明的適用于實(shí)時(shí)應(yīng)用的無人機(jī)SPI接口視頻碼率控制方法包括了以下步驟：步驟1：緩沖區(qū)正常工作的要求為t時(shí)刻緩沖區(qū)內(nèi)已緩存的視頻流大小等于0～t時(shí)間段內(nèi)流入緩沖區(qū)的視頻流總量減去0～t時(shí)間段內(nèi)流出緩沖區(qū)的視頻流的總量，即滿足式(1)式(1)中，Buffer(t)表示t時(shí)刻緩沖區(qū)緩存視頻數(shù)據(jù)的總量，Input_rate(t)表示t時(shí)刻已編碼的視頻流入SPI緩沖區(qū)的速度，即當(dāng)前編碼器的輸出碼率，Output_rate(t)表示t時(shí)刻視頻流出SPI緩沖區(qū)的速度，即SPI接口的視頻傳輸速度；為防止緩沖區(qū)溢出，應(yīng)該確保Buffer(t)的值不能超過緩沖區(qū)的容量上限。等式(1)中，Output_rate(t)是恒定的，則只能通過調(diào)節(jié)Input_rate(t)的大小確保緩沖區(qū)內(nèi)t時(shí)刻的數(shù)據(jù)總量不超過緩沖區(qū)容量上限使緩沖區(qū)正常工作。Input_rate(t)是視頻編碼器的輸出碼率，在視頻編碼器的內(nèi)部，通過實(shí)時(shí)調(diào)整量化參數(shù)、編碼器的輸入幀率和緩沖區(qū)占有率門限來控制輸出碼率。步驟2：根據(jù)目標(biāo)碼率計(jì)算初始量化參數(shù)根據(jù)單位像素的平均目標(biāo)比特?cái)?shù)確定初始量化參數(shù)QP0，其計(jì)算公式如下：其中l(wèi)1，l2，l3是預(yù)定的閾值，l1，l2，l3的設(shè)置參數(shù)表1：表1圖像大小l1l2l3QCIF0.10.30.6CIF0.20.61.2大于CIF0.61.42.4表1中CIF為CommonIntermediateFormat，QCIF為QuarterCommonIntermediateFormat，其中CIF和QCIF都是一種通用視頻格式，CIF尺寸大小為352×288像素，QCIF尺寸大小為176×144像素；公式(2)圖像中每個(gè)像素點(diǎn)所占的比特?cái)?shù)bpp由下式確定：公式(3)中u(n1,1)表示起始可用信道帶寬，n1，1表示第1個(gè)GOP的第1幀，F(xiàn)r為編碼時(shí)的幀率，單位為幀/秒，記為fps，width表示圖像寬度，height表示圖像高度，width和height單位均為像素；GOP第一幀為I幀，其余均為P幀，對(duì)于圖像組(GroupofPicture，GOP)，起始量化參數(shù)由式(4)確定：其中，表示除第1個(gè)I幀之外的第i個(gè)GOP的起始量化參數(shù)，QPi-1(1)表示除第1個(gè)I幀之外的第(i-1)個(gè)GOP的起始量化參數(shù)，Np(i-1)表示第(i-1)個(gè)GOP中P幀個(gè)數(shù)，TotalQPforPPicture(i-1)表示第(i-1)個(gè)GOP中所有P幀量化參數(shù)之和，Ngop是第i個(gè)GOP中的總幀數(shù)；公式(4)的代入公式(5)，與QPi-1(1)-2相比求出最大值，即可求出迭代后的QPi(1)：步驟3：根據(jù)目標(biāo)緩沖區(qū)大小，確定當(dāng)前P幀圖像的目標(biāo)比特?cái)?shù)要計(jì)算當(dāng)前P幀的目標(biāo)比特?cái)?shù)，必須首先計(jì)算出當(dāng)前GOP中P幀的目標(biāo)緩沖區(qū)大小，而目標(biāo)緩沖區(qū)大小的設(shè)置是根據(jù)第一個(gè)即時(shí)解碼更新幀(IDR)和第一個(gè)存儲(chǔ)幀的編碼比特?cái)?shù)以及平均圖像復(fù)雜度來進(jìn)行的。由于每個(gè)GOP的第一個(gè)P幀的量化參數(shù)已在GOP層碼率控制中得到，此處只需要計(jì)算每個(gè)GOP中其他P幀的目標(biāo)緩沖區(qū)大小。在第i個(gè)GOP的第一個(gè)P幀編碼完成后，目標(biāo)緩沖區(qū)大小的起始值依照下式確定：Tbl(ni,2)＝Bc(ni,2)(6)其中Tbl(ni,2)是第i個(gè)GOP的第一個(gè)P幀編碼完成后，目標(biāo)緩沖區(qū)大小的起始值，Bc(ni,2)是第i個(gè)GOP的第一個(gè)P幀編碼完成后實(shí)際緩沖區(qū)大??；隨后的P幀的目標(biāo)緩沖區(qū)大小按照式(7)計(jì)算：其中，Tbl(ni,2)表示第i個(gè)GOP的第一個(gè)P幀編碼完成后，目標(biāo)緩沖區(qū)大小的起始值；Tbl(ni,j)表示第i個(gè)GOP的第(j-1)個(gè)P幀編碼完成后，目標(biāo)緩沖區(qū)大小的值；Tbl(ni,j+1)表示第i個(gè)GOP的第j個(gè)P幀編碼完成后，目標(biāo)緩沖區(qū)大小的值；Np表示第i個(gè)GOP中P幀的總幀數(shù)；根據(jù)線性理論分析，第i個(gè)GOP的第j個(gè)P幀應(yīng)分配的目標(biāo)比特?cái)?shù)取決于目標(biāo)緩沖區(qū)大小、幀率、可用信道帶寬和實(shí)際緩沖區(qū)大小，計(jì)算公式如下：其中表示第i個(gè)GOP的第j個(gè)P幀應(yīng)分配的目標(biāo)比特?cái)?shù)，u(ni,j)表示第i個(gè)GOP的第j個(gè)P幀應(yīng)分配的可用信道帶寬，γ是常數(shù)，Tbl(ni,j)表示第i個(gè)GOP的第j-1個(gè)P幀應(yīng)分配的目標(biāo)緩沖區(qū)大小，Bc(ni,j)表示第i個(gè)GOP的第j-1個(gè)P幀應(yīng)分配的實(shí)際緩沖區(qū)大?。粚?duì)于第i個(gè)GOP開始編碼時(shí)，分配的比特?cái)?shù)由式(9)計(jì)算：其中Tr(ni,0)表示第i個(gè)GOP分配的比特?cái)?shù)，u(ni,1)表示第i個(gè)GOP起始可用信道帶寬，Ngop表示第i個(gè)GOP中的總幀數(shù)，Bc(ni-1,Ngop)表示編碼完第(i-1)個(gè)GOP后虛擬緩沖區(qū)實(shí)際大?。桓鶕?jù)公式(9)計(jì)算剩余可用比特?cái)?shù)，當(dāng)信道帶寬隨時(shí)間變化時(shí)，剩余比特?cái)?shù)Tr(ni,j)通過下式計(jì)算：其中Tr(ni,j)表示第i個(gè)GOP的第j個(gè)P幀的剩余比特?cái)?shù)，Tr(ni,j-1)表示第i個(gè)GOP的第(j-1)個(gè)P幀的剩余比特?cái)?shù)，u(ni,j-1)表示第i個(gè)GOP的第j-1個(gè)P幀應(yīng)分配的可用信道帶寬，A(ni,j-1)表示第i個(gè)GOP的第j-1個(gè)P幀實(shí)際編碼比特?cái)?shù)；當(dāng)信道帶寬恒定時(shí)，當(dāng)前幀的剩余比特?cái)?shù)通過下式計(jì)算：Tr(ni,j)＝Tr(ni,j-1)-A(ni,j-1)(11)有公式(12)：其中表示第i個(gè)GOP的第j個(gè)P幀的目標(biāo)比特?cái)?shù)，Np,r(j-1)表示未編碼的第(j-1)個(gè)P幀數(shù)目，當(dāng)前P幀圖像的目標(biāo)比特?cái)?shù)由和的加權(quán)組合計(jì)算得到：其中β是0至1之間的任意常數(shù)，本發(fā)明取為0.9；為了滿足假想的解碼器HRD(HypotheticalReferenceDecoder)要求，目標(biāo)比特?cái)?shù)作如下限制：即L(ni,j)<f(ni,j)<U(ni,j)，其中，f(ni,j)表示目標(biāo)比特?cái)?shù)，U(ni,j)和L(ni,j)分別表示為保證緩沖區(qū)既不上溢又不下溢時(shí)，編碼圖像n所產(chǎn)生的比特?cái)?shù)的上界和下界，其中，U(ni,j)為比特?cái)?shù)的上界，L(ni,j)為比特?cái)?shù)的下界；步驟4：確定幀級(jí)量化參數(shù)QPP幀量化參數(shù)的計(jì)算如下：設(shè)定當(dāng)前幀的量化參數(shù)QPpc，當(dāng)前幀為I幀或者是緊接I幀之后的第一個(gè)P幀時(shí)QPpc＝QP0；否則，根據(jù)MADPi＝a1*MADPi-1+a2，a1，a2為預(yù)測模型的兩個(gè)參數(shù)，初始值分別為a1＝1，a2＝0，MADPi代表當(dāng)前基本單元相應(yīng)位置處的MAD，MADPi-1代表前一幀相應(yīng)位置處的MAD，用前一幀的實(shí)際平均絕對(duì)差MAD(MeanAbsoluteDifference)來預(yù)測當(dāng)前幀的MAD，按照二次率失真模型，計(jì)算出當(dāng)前幀的量化參數(shù)QPpc，為了保證視頻質(zhì)量的連續(xù)性，相鄰兩幀量化參數(shù)的差值應(yīng)不大于2，則量化參數(shù)作如下調(diào)整：QPpc＝min{QPpp+2,max{QPpp-2,QPpc}}(15)其中QPpp為前一幀量化參數(shù)，由H.264標(biāo)準(zhǔn)可知，量化參數(shù)的取值范圍為0～51，所有對(duì)量化參數(shù)作進(jìn)一步的限制：QPpc＝min{51,max{1,QPpc}}(16)用式(16)求得的量化參數(shù)對(duì)當(dāng)前幀的每個(gè)宏塊執(zhí)行率失真優(yōu)化RDO(RateDistortionOptimized)，得出每個(gè)宏塊的最佳編碼模式，最后對(duì)模型參數(shù)進(jìn)行更新；步驟5：跳幀控制考慮到MAD值不能很好的表示運(yùn)動(dòng)復(fù)雜度的問題，并依據(jù)比特分布遵循以下的法則：高運(yùn)動(dòng)復(fù)雜度圖像對(duì)應(yīng)高比特?cái)?shù)，低運(yùn)動(dòng)復(fù)雜度圖像對(duì)應(yīng)低比特?cái)?shù)，以比特?cái)?shù)多少來表示運(yùn)動(dòng)復(fù)雜度作為跳幀衡量的標(biāo)準(zhǔn)，第i個(gè)P幀的運(yùn)動(dòng)復(fù)雜度Ci用下式來表示：其中Bp,i為第i個(gè)P幀根據(jù)(i-1)幀線性預(yù)測所得到的P幀比特?cái)?shù)，Bp,i＝αiBi-1，αi初始值為1，Bi-1為已編碼的第(i-1)幀的實(shí)際比特?cái)?shù)，αi為相鄰兩幀分配比特的變化因子，Bj(j＝1,2,...,i)是已編幀的實(shí)際比特?cái)?shù)，同時(shí)，在比特?cái)?shù)分配完畢后，αi進(jìn)行更新，更新公式為為了更好地對(duì)緩沖區(qū)的占有量進(jìn)行控制，獲得高質(zhì)量的圖像質(zhì)量，將場景切換所帶來的編碼比特?cái)?shù)急增的圖像考慮進(jìn)來，給出的判定相鄰兩幀圖像是否發(fā)生場景切換的方法如下式所示：其中：Ti為場景切換變化因子，對(duì)Ti設(shè)定一個(gè)閾值ε，閾值ε為0到1的常數(shù)；當(dāng)Ti＞ε時(shí)，就判定該幀發(fā)生場景切換，由于發(fā)生場景切換時(shí)編碼比特?cái)?shù)會(huì)發(fā)生急增，容易超過緩沖區(qū)的上溢閾值ω，所以為了防止緩沖器上溢，就判定該幀為跳幀。由于相鄰兩幀的相關(guān)性非常強(qiáng)，將場景切換的GOP的第1個(gè)P幀跳過，雖然這樣做會(huì)丟失一些圖像細(xì)節(jié)，導(dǎo)致圖像質(zhì)量略有下降，但是本發(fā)明能夠更加有效的控制緩沖區(qū)的占有量，能夠獲取更穩(wěn)定的圖像質(zhì)量。具體步驟如下：采用GOP的結(jié)構(gòu)為IPPPP...，即圖像序列的第一幀為I幀，后面是連續(xù)的P幀，設(shè)定緩存容量的百分比為ω1,ω2,ω3，且ω1＜ω2＜ω3，同時(shí)設(shè)定圖像的運(yùn)動(dòng)復(fù)雜度為a，b，c，且滿足0<a<b<c<1，a、b和c均為固定值；ωi為當(dāng)前編碼幀的緩沖區(qū)滿度；當(dāng)ωi＜ω1則認(rèn)為當(dāng)前幀為靜止圖像，跳過此幀；當(dāng)ω1＜ωi＜ω2時(shí)：若Ci＜a，則認(rèn)為當(dāng)前幀為靜止圖像，跳過此幀；若a<Ci＜b，則認(rèn)為當(dāng)前幀為運(yùn)動(dòng)緩慢圖像，跳過此幀，若Ci＞b，則認(rèn)為當(dāng)前圖像為運(yùn)動(dòng)劇烈圖像，需要編碼當(dāng)前幀；當(dāng)ω2＜ωi＜ω3時(shí)：若Ci＜b，則認(rèn)為當(dāng)前幀為靜止圖像，跳過此幀；若b<Ci＜c，則認(rèn)為當(dāng)前幀為運(yùn)動(dòng)緩慢圖像，跳過此幀，若Ci＞c，則認(rèn)為當(dāng)前圖像為運(yùn)動(dòng)劇烈圖像，需要編碼當(dāng)前幀；當(dāng)ωi＞ω3時(shí)：若Ci＜c，則認(rèn)為當(dāng)前幀為靜止圖像，跳過此幀；若Ci＞c，則認(rèn)為當(dāng)前圖像為運(yùn)動(dòng)劇烈圖像，需要編碼當(dāng)前幀；同時(shí)，當(dāng)緩沖區(qū)滿度ωi超過90％以后，無論Ci的值為多少都將此幀判定為跳幀。由于I幀和前面幾個(gè)P幀對(duì)于運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償?shù)墓烙?jì)比較重要，跳過這些幀容易影響到后面的幀，因此，本發(fā)明從第3個(gè)P幀，即第4幀開始；而對(duì)前3幀的處理方法是：對(duì)I幀不采取跳幀，對(duì)第1個(gè)和第2個(gè)P幀只有當(dāng)緩沖器的占用量達(dá)到90％時(shí)才跳過。當(dāng)前第1頁1 2 3